半导体装置及其制造方法、以及电力转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够抑制在树脂注入工序中产生的微小气泡的残留、并且使密封材料容易向想要利用树脂密封的区域流入的半导体装置及其制造方法、以及具有这样的半导体装置的电力转换装置。半导体装置(101)具备绝缘基板(2)、半导体元件(4)、导体基板(3P)、以及壳体材料(1)。半导体元件(4)连接在绝缘基板(2)的上方，导体基板(3P)连接在半导体元件(4)的上方。壳体材料(1)以避开与绝缘基板(2)、半导体元件(4)以及导体基板(3P)在俯视观察时重叠的区域的方式进行包围。在绝缘层(2D)的主表面配置多个金属图案(2P)。在多个金属图案(2P)中的相邻的一对金属图案(2P)之间形成槽(2G)。在导体基板(3P)上，在与槽(2G)在俯视观察时重叠的位置形成贯通孔(7)。

Semiconductor device and its manufacturing method, and electric power conversion device

The invention provides a semiconductor device capable of inhibiting the residue of micro bubbles generated in the resin injection process and making the sealing material flow easily to the area to be sealed by resin, a manufacturing method thereof, and a power conversion device with such a semiconductor device. The semiconductor device (101) has an insulating substrate (2), a semiconductor element (4), a conductor substrate (3P), and a housing material (1). The semiconductor element (4) is connected above the insulating substrate (2), and the conductor substrate (3P) is connected above the semiconductor element (4). The housing material (1) is surrounded in such a way as to avoid an area overlapped with the insulating substrate (2), the semiconductor element (4) and the conductor substrate (3P) when viewed from the top. A plurality of metal patterns (2P) are arranged on the main surface of the insulating layer (2D). A groove (2G) is formed between an adjacent pair of metal patterns (2P) in a plurality of metal patterns (2P). A through hole (7) is formed on the conductor base plate (3P) at the position overlapped with the groove (2G) when viewed from the top.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置及其制造方法、以及电力转换装置
本专利技术涉及半导体装置及其制造方法，特别涉及具有绝缘基板、导体基板以及夹在它们之间的半导体元件的电力用半导体装置及其制造方法。另外，本专利技术还涉及应用了该电力用半导体装置的电力转换装置。
技术介绍
搭载于工业设备和汽车的逆变器装置要求进一步的高性能化及小型化。伴随于此，对逆变器装置中含有且与其驱动相关的半导体装置也有同样的要求。在使半导体装置小型化时，可以考虑进行使半导体元件变小、或使向半导体元件的通电量变大这样的改进。一般地，对于半导体装置的电路连接，使用截面形成为圆形的直径为0.5mm左右的粗的铝制的导线等，但随着半导体装置的驱动电流的增加，该导线的发热量变得非常大。因此，作为应对半导体装置的驱动电流的增加的方法，提出了如下的半导体装置：代替上述导线而将铜等的导体基板、或包括该导体基板在内的电路基板设置在半导体元件的上侧，可以通过比导线大的电流。但是，在半导体元件上设置导体基板或包括该导体基板在内的电路基板的半导体装置中，存在如下问题：在半导体元件之下的绝缘基板和半导体元件之上的导体基板之间产生狭小部，难以向该狭小部填充树脂等密封材料。因此，例如在国际公开第2007/060854号(专利文献1)以及日本特开2016-9718号公报(专利文献2)中提出了如下方案：在想要利用树脂密封的区域的上侧搭载有其他部件的结构中，通过设置填充用的路径，来提高想要利用树脂密封的区域的填充性。在先技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2007/060854号专利文献2：日本特开2016-9718号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，在国际公开第2007/060854号所公开的方法中，为了供给作为树脂的发光材料而设置的开口部只有一处。通过从该开口部供给发光材料来填充想要密封的区域，但假设在该想要密封的区域的一部分残余有未填充的部分的情况下，由于没有从其他部位供给发光材料而未被填补，因此有可能在想要密封的区域的一部分残余未填充部分。此外，在日本特开2016-9718号公报所公开的半导体装置中，半导体元件的上侧的区域被壳体材料完全覆盖。因此，在制造该半导体装置时的树脂注入工序中，在被填充的树脂内残留有微小的气泡的情况下，仅利用在半导体装置的壳体材料的一部分形成的排气孔，有可能无法除去该微小的气泡。在位于半导体元件的上侧的壳体材料中存在用于保证半导体装置的绝缘性的绝缘层，但在半导体元件的上侧的区域残留有气泡时，有可能对绝缘层造成损伤。本专利技术是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够抑制在树脂注入工序中产生的微小气泡的残留、并且使密封材料容易流入到想要利用树脂密封的区域的半导体装置及其制造方法、以及具有这样的半导体装置的电力转换装置。用于解决问题的手段本专利技术的半导体装置包括绝缘基板、半导体元件、导体基板和壳体材料。绝缘基板包括绝缘层。半导体元件连接在绝缘基板的上方。导体基板连接在半导体元件的上方。壳体材料以避开与绝缘基板、半导体元件以及导体基板在俯视观察时重叠的区域的方式包围绝缘基板、半导体元件以及导体基板。在绝缘层的主表面相互隔开间隔地配置有多个金属图案。在多个金属图案中的相邻的一对金属图案之间形成有槽。在导体基板，在与槽在俯视观察时重叠的位置形成有贯通孔。在被壳体材料包围的区域填充有密封材料。在本专利技术的半导体装置的制造方法中，首先在包括绝缘层在内的绝缘基板的上方，以夹着半导体元件的方式接合导体基板。绝缘基板、半导体元件以及导体基板以被壳体材料包围的方式设置。通过向被壳体材料包围的区域供给密封材料，从而密封半导体元件。壳体材料以避开与绝缘基板、半导体元件以及导体基板在俯视观察时重叠的区域的方式包围绝缘基板、半导体元件以及导体基板。在绝缘层的主表面相互隔开间隔形成多个金属图案。在多个金属图案中的相邻的一对金属图案之间形成槽。在导体基板，在与槽在俯视观察时重叠的位置形成贯通孔。专利技术的效果根据本专利技术，由于壳体材料以避开与导体基板等在俯视观察时重叠的区域的方式进行包围，因此能够抑制在树脂注入工序中产生的微小气泡的残留。通过在与利用金属图案形成的槽在俯视观察时重叠的位置形成贯通孔，密封材料容易流入期望的区域，抑制未填充部分的残余。附图说明图1是表示实施方式1的半导体装置的结构的概略剖视图。图2是表示本专利技术的半导体装置的结构的概略俯视图，仅表示了图1所示的半导体装置的构成要素的一部分。图3是表示本专利技术的半导体装置的结构的概略俯视图，比图2更加详细地表示了图1所示的半导体装置的构成要素。图4是表示实施方式1的半导体装置的制造方法的第一工序的概略剖视图。图5是表示实施方式1的半导体装置的制造方法的第二工序的概略剖面图。图6是表示实施方式1的半导体装置的制造方法的第三工序的概略剖面图。图7是放大表示来自贯通孔的密封材料的流入机构的概略剖视图。图8是表示图1中的各部分的尺寸的概略剖视图。图9是表示实施方式2的半导体装置的结构的概略剖视图。图10是表示应用了实施方式3的电力转换装置的电力转换系统的结构的框图。具体实施方式以下，基于附图对本专利技术的实施方式进行说明。实施方式1.首先，使用图1～图3说明本实施方式的半导体装置的结构。另外，图1是沿着图2及图3的俯视图的在左右方向上延伸的线的剖视图，图1的左右方向大致与图2及图3的左右方向对应。但是，由于在图2及图3中，半导体元件4排列成相对于左右方向稍微错开的位置关系，所以在图1中，成为将图2及图3的俯视图以半导体元件沿着左右方向排列的方式局部修正而成的结构。参照图1～图3，本实施方式的半导体装置101是广泛用于家电用、工业用或汽车用等的半导体功率模块。半导体装置101主要具备壳体材料1、作为第一绝缘基板的绝缘基板2、导体基板3P、半导体元件4、以及填充于壳体材料1内的密封材料5。壳体材料1在俯视观察时具有矩形的框状，以避开与绝缘基板2、导体基板3P以及半导体元件4在俯视观察时重叠的区域的方式包围绝缘基板2、导体基板3P以及半导体元件4。但是，如后所述，作为壳体材料1的一部分的载置部1F由于载置于绝缘基板2上，因此也可以与其部分重叠。特别是如图1所示，绝缘基板2包括散热金属板2C、层叠在散热金属板2C上的绝缘层2D、以及形成在绝缘层2D上的一部分的金属图案2P。特别是如图2及图3所示，绝缘基板2例如具有矩形的平面形状。换言之，绝缘基板2的一方的主表面2A及另一方的主表面2B具有图1所示的矩形形状。因此，散热金属板2C及绝缘层2D都具有矩形的平板形状。在图1中，例如将绝缘基板2的最下部相连而成的面作为一方的主表面2A，将最上部相连而成的面作为另一方的主表面2B。因此，另一方的主表面2B在形成有金属图案2P的区域中为金属图案2P的最上面，在未形成金属图案2P的区域中为绝缘层2D的最上面。即，在半导体装置101中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其中，具备：/n绝缘基板，其包括绝缘层；/n半导体元件，其连接在所述绝缘基板的上方；/n导体基板，其连接在所述半导体元件的上方；以及/n壳体材料，其以避开与所述绝缘基板、所述半导体元件以及所述导体基板在俯视观察时重叠的区域的方式包围所述绝缘基板、所述半导体元件以及所述导体基板，/n在所述绝缘层的主表面相互隔开间隔地配置有多个金属图案，/n在所述多个金属图案中的相邻的一对所述金属图案之间形成有槽，/n在所述导体基板，在与所述槽在俯视观察时重叠的位置形成有贯通孔，/n在被所述壳体材料包围的区域填充密封材料。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170406 JP 2017-0760141.一种半导体装置，其中，具备：
绝缘基板，其包括绝缘层；
半导体元件，其连接在所述绝缘基板的上方；
导体基板，其连接在所述半导体元件的上方；以及
壳体材料，其以避开与所述绝缘基板、所述半导体元件以及所述导体基板在俯视观察时重叠的区域的方式包围所述绝缘基板、所述半导体元件以及所述导体基板，
在所述绝缘层的主表面相互隔开间隔地配置有多个金属图案，
在所述多个金属图案中的相邻的一对所述金属图案之间形成有槽，
在所述导体基板，在与所述槽在俯视观察时重叠的位置形成有贯通孔，
在被所述壳体材料包围的区域填充密封材料。


2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
在所述绝缘基板，所述绝缘层与金属板成为一体地接合。


3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，
所述槽以在相邻的一对所述金属图案之间在俯视观察时呈直线状延伸的方式形成。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体装置，其中，
所述壳体材料具有矩形的平面形状，该矩形具有长边和短边，
所述贯通孔形成在配置于将被所述壳体材料包围的区域的所述长边三等分时的中央、且配置于将所述短边三等分时的中央的区域内。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体装置，其中，
所述贯通孔在俯视观察时最大宽度为1mm以上且10mm以下。
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【专利技术属性】
技术研发人员：梶勇辅，六分一穗隆，近藤聪，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP